移動定位業(yè)務(wù)厚積薄發(fā)
劉寧寧 王成威 王愛民 2006/08/07
基于位置信息的業(yè)務(wù)和應(yīng)用是移動通信領(lǐng)域中重要的增值業(yè)務(wù)之一。通過定位技術(shù)，可以開展多種與位置相關(guān)的增值信息服務(wù)。因此，移動運(yùn)營商均對定位技術(shù)和基于定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)的增值應(yīng)用高度重視，把它作為提供異質(zhì)服務(wù)的強(qiáng)有力手段之一。從與位置信息相關(guān)的應(yīng)用和業(yè)務(wù)開展的視角，基于定位技術(shù)的增值業(yè)務(wù)開展、產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)成、系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)以及業(yè)務(wù)管理等問題日漸明朗。
近年來，基于定位技術(shù)的位置信息業(yè)務(wù)和應(yīng)用受到了世人的矚目，全球各大移動運(yùn)營商都正在積極部署這項(xiàng)非常具有潛力的增值業(yè)務(wù)。美國權(quán)威機(jī)構(gòu)曾估計(jì)，2004
年，美國的“移動定位業(yè)務(wù)”的產(chǎn)值達(dá)到40 億美元，而在全世界范圍內(nèi)達(dá)到300 億美元。歐洲研究報(bào)告也曾指出，2005年定位業(yè)務(wù)市場將達(dá)到43.8
億歐元。預(yù)計(jì)在未來幾年內(nèi)，中國的移動定位業(yè)務(wù)市場規(guī)模很快會達(dá)到10 億元以上，而且還會加速持續(xù)增長。尤其是隨著近幾年來，中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得了令世人矚目的成績，旅游業(yè)得到了長足發(fā)展，家庭汽車的擁有率也逐年提高，這些都極大地拓展了我國居民的活動空間，因此基于位置信息的業(yè)務(wù)和應(yīng)用的潛在市場正以我們難以描述的速度在日漸累積和成熟。
基于定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)的位置信息業(yè)務(wù)系統(tǒng)，是提供以位置信息為主的集成多種綜合信息的應(yīng)用和服務(wù)。與定位服務(wù)相關(guān)的產(chǎn)品將是移動運(yùn)營商給用戶提供的未來的主要增值業(yè)務(wù)之一。在目前和未來，該類業(yè)務(wù)和應(yīng)用是移動運(yùn)營商為了擺脫業(yè)務(wù)同質(zhì)化競爭，開展個(gè)性化服務(wù)進(jìn)而提高營業(yè)收入的重要手段之一。目前，為了有效地面對競爭，尋找新的業(yè)務(wù)收入增長點(diǎn)和提供與眾不同的增值業(yè)務(wù)的需求正在并且將持續(xù)增長下去，這些都為基于位置信息的業(yè)務(wù)和應(yīng)用營造了良好的發(fā)展空間�；谖恢眯畔⒌臉I(yè)務(wù)和應(yīng)用所涉及的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)較多，因此拓展新的、具有獨(dú)特特色的應(yīng)用的空間就非常大，隨著移動數(shù)據(jù)技術(shù)和業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，完全可以預(yù)見在不久的將來圍繞位置信息的業(yè)務(wù)和應(yīng)用將形成一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)環(huán)境。
定位業(yè)務(wù)的分類和價(jià)值鏈
總的來講，基于位置信息的業(yè)務(wù)和應(yīng)用大體上可分為基本信息類業(yè)務(wù)、追蹤/導(dǎo)航類信息業(yè)務(wù)、安全類信息業(yè)務(wù)和與金融相關(guān)的支付類業(yè)務(wù)， 如圖1所示。
我們可以看到，移動運(yùn)營商提供的基于位置信息的業(yè)務(wù)涉及從安全業(yè)務(wù)到付賬、信息追蹤、導(dǎo)航以及數(shù)據(jù)/視頻集成應(yīng)用等諸多方面。目前我們已經(jīng)能夠看到這些業(yè)務(wù)形式，但是
，卻沒有一種業(yè)務(wù)被廣大人群使用。這是由于基于位置信息的業(yè)務(wù)需要取得大量的應(yīng)用層面相關(guān)的信息，進(jìn)而形成有特色的應(yīng)用�；谖恢眯畔⒌臉I(yè)務(wù)和應(yīng)用涉及的角色比較多，所以為了有效地開展這類業(yè)務(wù)，必須清晰地認(rèn)識其價(jià)值鏈的構(gòu)成，只有這樣，運(yùn)營商才能有一個(gè)清晰的定位，內(nèi)容開發(fā)和提供商才能獲得事半功倍的結(jié)果，價(jià)值鏈才能健康地發(fā)展和成長。從業(yè)務(wù)提供的角度，在基于位置信息的業(yè)務(wù)環(huán)境中其產(chǎn)業(yè)鏈的組成如圖2所示。
圖2中包括內(nèi)容信息提供商、終端廠商、運(yùn)營商、地圖信息提供商以及第三方的系統(tǒng)集成商。
定位技術(shù)
基于位置信息的業(yè)務(wù)和應(yīng)用離不開定位技術(shù)的支撐，因此開展何種類型的應(yīng)用應(yīng)該對所需要的定位技術(shù)有一定的了解，只有這樣才能迅速地開展業(yè)務(wù)。
移動定位技術(shù)有很多可選技術(shù)，總體上講可分為基于網(wǎng)絡(luò)的和基于移動終端的解決方案。對于前者，需要在網(wǎng)絡(luò)相關(guān)設(shè)備中加入智能部件以獲得位置信息，而后者則需要在移動終端中嵌入智能部件。
基于移動終端的定位技術(shù)包括全球定位系統(tǒng)——GPS、基于移動終端信號發(fā)送和接收的時(shí)戳或角度的技術(shù)——E-OTD（增強(qiáng)觀測時(shí)間差分）/TOA（到達(dá)時(shí)間），以及來源蜂窩小區(qū)——COO技術(shù)（還有所謂的輔助GPS—A-GPS技術(shù)作為對COO技術(shù)的補(bǔ)充）。
1．GPS技術(shù)
需要附加裝置或者對移動終端進(jìn)行修改。需要在移動終端內(nèi)部添加GPS 接收機(jī)模塊，并將普通移動終端的天線換成能夠接收GPS 信號的多用途天線，移動終端接收GPS
數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，確定移動臺的位置信息(包括經(jīng)緯度、速度、時(shí)間等參數(shù))并將結(jié)果傳遞給移動網(wǎng)絡(luò)。
這種方法的主動權(quán)取決于移動終端，需要對移動終端的軟硬件進(jìn)行改造和升級。
2．E-OTD技術(shù)
需要對網(wǎng)絡(luò)和移動終端進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷摹?E-OTD是通過放置位置參考點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的，這些參考點(diǎn)分布在較廣區(qū)域內(nèi)的諸多站點(diǎn)上，作為位置測量單元覆蓋無線網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)參考點(diǎn)都有一個(gè)精確的定時(shí)源，當(dāng)具有E-OTD功能的移動終端和位置測量單元接收到來自至少3個(gè)基站的信號時(shí)，從每個(gè)基站到達(dá)移動終端和位置測量單元的時(shí)間差將被計(jì)算以產(chǎn)生幾組交叉雙曲線，并由此估計(jì)出移動終端的位置。該技術(shù)會受到市區(qū)的多徑效應(yīng)的影響，多徑效應(yīng)將扭曲信號波形并加入延遲，導(dǎo)致E-OTD在決定信號觀測點(diǎn)上產(chǎn)生困難。
E-OTD技術(shù)可以提供比COO高的定位精度，但是該技術(shù)的響應(yīng)速度較慢，一般需要約5秒的時(shí)間，而且它需要對移動終端進(jìn)行改進(jìn)，這意味著現(xiàn)存的用戶無法通過該技術(shù)獲得基于位置信息的業(yè)務(wù)。
3．TOA技術(shù)
需要對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行修改，需要新型移動終端的支持。與E-OTD類似，TOA也通過計(jì)算信號從移動設(shè)備到3個(gè)基站的傳輸時(shí)間差來獲得位置信息的。不同的是，TOA系統(tǒng)中沒有使用位置測量參考點(diǎn)，而是通過與在基站上安裝了GPS或原子鐘的無線網(wǎng)絡(luò)的同步來實(shí)現(xiàn)的。
TOA在市區(qū)提供的定位精度會比COO好一些，但是它卻需要比COO或E-OTD更長的響應(yīng)時(shí)間，大約有10秒。TOA的優(yōu)勢在于無需對手機(jī)進(jìn)行修改，因此可以直接為現(xiàn)存的用戶提供服務(wù)。
4．COO技術(shù)
COO技術(shù)無需對移動終端和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行修改，因此它可以被用來向當(dāng)前的移動用戶提供位置信息業(yè)務(wù)。但是，COO的定位精度卻是最低的。所以在需要位置信息業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供緊急類型的業(yè)務(wù)時(shí)，COO的精度將是一個(gè)必須重視的現(xiàn)實(shí)問題，但是可以滿足日常類位置信息的業(yè)務(wù)和應(yīng)用的需求。
5．AOA技術(shù)
AOA(角度到達(dá)，Arrival of angle)技術(shù)最初是由軍方和政府機(jī)構(gòu)開發(fā)的，它不需要對移動設(shè)備進(jìn)行修改， AOA技術(shù)很難成功地應(yīng)用到數(shù)字系統(tǒng)中。另外，
該技術(shù)的最普通的版本需要在每個(gè)蜂窩小區(qū)站點(diǎn)上放置4～12組的天線陣列，這些天線陣列一起工作，可以確定移動設(shè)備發(fā)送信號相對于蜂窩基站的角度。AOA技術(shù)會受到由多徑和其他環(huán)境因素所引起的無線信號波陣面扭曲的影響，同時(shí)當(dāng)移動終端距離基站較遠(yuǎn)時(shí)，基站定位角度的微小偏差將會導(dǎo)致較大誤差。
6．A-GPS技術(shù)
該技術(shù)也需要在移動終端內(nèi)增加GPS 接收機(jī)模塊，改造移動終端天線，同時(shí)要在移動網(wǎng)絡(luò)側(cè)提供位置服務(wù)器、差分GPS 基準(zhǔn)站等設(shè)備。該方案在GPS
信號受到屏蔽場所的定位有效性要想得到保障，則需要增添類似于TDOA 方案中的位置測量參考點(diǎn)。AGPS技術(shù)方案的優(yōu)勢主要在其定位精度上，在信號優(yōu)良的場所，該技術(shù)堪稱目前定位精度最高的定位技術(shù)。該技術(shù)的另一優(yōu)點(diǎn)是在首次捕獲定位
信號的時(shí)間一般僅需幾秒，而不像GPS技術(shù)的首次捕獲時(shí)間可能要2～3 分鐘。
7．智能網(wǎng)(IN)解決方案
盡管基于位置信息的業(yè)務(wù)和應(yīng)用有著巨大的市場潛力，但是一些移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商在面對如此多的技術(shù)時(shí)，偶爾會感到困惑。為了迅速地開展業(yè)務(wù)而不用過多地糾纏在技術(shù)層面上，圖3所示的方案得到了推介。在該方案中，移動位置定位中心將定位技術(shù)的選擇和業(yè)務(wù)應(yīng)用的選擇有效地隔離起來。由于COO的精確度已經(jīng)可以為許多應(yīng)用提供位置信息的支持，這樣移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商可以先采用綜合代價(jià)最小的技術(shù)去拓展業(yè)務(wù)，而在以后逐漸地采用一些先進(jìn)的定位技術(shù)。
這種結(jié)構(gòu)允許不同的定位服務(wù)使用多種位置發(fā)現(xiàn)策略，由于移動定位中心運(yùn)行于移動網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，因此可以對它進(jìn)行修改，以適應(yīng)具體移動終端設(shè)備的能力。通過這種方案，移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商可以方便地試驗(yàn)新的應(yīng)用、更好的定位技術(shù)、新的業(yè)務(wù)等。
不同技術(shù)的比較如下表所示。
基于位置信息的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)
具體的業(yè)務(wù)提供環(huán)境如何建設(shè)才能將技術(shù)轉(zhuǎn)化為面向用戶的業(yè)務(wù)和應(yīng)用呢？按照位置信息業(yè)務(wù)產(chǎn)業(yè)環(huán)境價(jià)值鏈的構(gòu)成，我們可以將整個(gè)業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)分成三個(gè)層面的五個(gè)組成部分，如圖4所示。三個(gè)層面為終端產(chǎn)品層面、業(yè)務(wù)平臺層面以及基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層面。其中的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層面包括電信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)（如目前的2.5G環(huán)境以及未來的3G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境）和移動位置定位系統(tǒng)平臺（Location-based
Service）兩大部分；業(yè)務(wù)平臺層面包括定位業(yè)務(wù)綜合平臺（Location-based Service Platform）和基于位置信息的應(yīng)用平臺等部分；業(yè)務(wù)接入平臺作為統(tǒng)一的接入環(huán)境支持目前存在的業(yè)務(wù)接入手段；終端層面則包括了移動終端提供商，以及具體的業(yè)務(wù)使用者。
其中在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層面中，LBS系統(tǒng)提供X、Y經(jīng)緯度信息，并把信息傳遞到定位業(yè)務(wù)綜合平臺。提供不同位置應(yīng)用的平臺部分通過接口的方式獲取位置信息，進(jìn)行面向特定業(yè)務(wù)的計(jì)算。終端用戶通過移動終端并以不同的接入方式獲取位置類的信息服務(wù)。
從圖4所示的系統(tǒng)架構(gòu)中我們可以看到，運(yùn)營商在建設(shè)類似業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)，首先應(yīng)該將系統(tǒng)的功能層面劃分清楚，同時(shí)為了便于系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，定位業(yè)務(wù)綜合平臺北向的接口必須規(guī)范化，便于整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的健康成長，同時(shí)也便于不同的業(yè)務(wù)開發(fā)商能夠依托運(yùn)營商提供的平臺迅速部署自己的應(yīng)用，極大地縮短所謂的Time-to-Market時(shí)間。另外，業(yè)務(wù)接入平臺南北向接口也應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，使得業(yè)務(wù)接入平臺能夠順利地通過不同接入環(huán)境為用戶提供位置信息業(yè)務(wù)。
在上述結(jié)構(gòu)中，定位業(yè)務(wù)綜合平臺LBSP扮演著重要角色。其功能結(jié)構(gòu)如圖5所示。在該平臺中提供位置類信息業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)運(yùn)營支撐功能，包括計(jì)費(fèi)功能（以及和BOSS系統(tǒng)的接口）；同時(shí)該平臺還扮演著接入不同內(nèi)容開發(fā)商的重要角色。不同的內(nèi)容開發(fā)和提供商通過該平臺向最終用戶提供具體的業(yè)務(wù)和應(yīng)用，運(yùn)營商通過該平臺對不同內(nèi)容開發(fā)商提供的內(nèi)容進(jìn)行管理和整理，使面向用戶的應(yīng)用能夠順利得到展現(xiàn)。該平臺提供的另一個(gè)重要角色是肩負(fù)著接入地圖信息提供商的重任，并在該平臺中通過地圖格式的轉(zhuǎn)換使不同地圖提供商所提供的地圖信息能夠以一致的格式向用戶提供。
這種架構(gòu)是以運(yùn)營商為核心的架構(gòu)模式。從增值業(yè)務(wù)的順利開展以及培育可持續(xù)成長的產(chǎn)業(yè)鏈的角度出發(fā)，運(yùn)營商必須牢固地控制業(yè)務(wù)的管理層面和接入層面，也就是說運(yùn)營商必須參照國際規(guī)范或者自己的實(shí)際情況制定定位業(yè)務(wù)綜合平臺、業(yè)務(wù)接入平臺以及其所涉及的南北向的接口規(guī)范，同時(shí)在建設(shè)這類業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)要綜合考慮未來對增值業(yè)務(wù)的集中管理體制和技術(shù)體制。
開展位置信息業(yè)務(wù)需要考慮的因素
業(yè)界廣泛贊同移動環(huán)境中基于定位技術(shù)的位置類信息業(yè)務(wù)是未來一項(xiàng)非常重要的增值業(yè)務(wù)。從上述論述中我們可以看到其特點(diǎn)之一是完全可以獨(dú)立形成一個(gè)完整的價(jià)值鏈，運(yùn)營商在開展此類業(yè)務(wù)的同時(shí)要充分考慮到有利于價(jià)值鏈的健康成長，同時(shí)要明確地營造以運(yùn)營商為核心的業(yè)務(wù)建設(shè)、開發(fā)、運(yùn)營和管理環(huán)境。
縱然位置類信息服務(wù)給運(yùn)營商提供一個(gè)十分廣闊的發(fā)展契機(jī)，但是在開展業(yè)務(wù)的過程中應(yīng)該采取循序漸進(jìn)的策略，不應(yīng)該從那些最復(fù)雜、功能特點(diǎn)最豐富的建設(shè)開始，而應(yīng)該利用當(dāng)前的技術(shù)來區(qū)別對待不同的服務(wù)，以便在市場上取得領(lǐng)先位置。
當(dāng)今主要的移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商都提供了基于位置的信息服務(wù)，但是這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展還需要一定的時(shí)間，未來的新技術(shù)和設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)智能的優(yōu)化和提高、以及工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)的成熟都將完善該技術(shù)。因此，在如此復(fù)雜的環(huán)境里，開展位置類信息業(yè)務(wù)時(shí)，建議考慮以下比較關(guān)鍵的因素：
- 精確度選擇原則。應(yīng)該回避選擇那些在定位精度上有限制的技術(shù)。應(yīng)該考慮到不同的應(yīng)用需要不同水平的精度，不要陷入到問題方案中，因?yàn)殡S后的替換代價(jià)將是昂貴的。
- 應(yīng)用和服務(wù)至上的原則。技術(shù)只是到達(dá)目標(biāo)的手段。因此不應(yīng)該把爭論滯留在技術(shù)上，而應(yīng)該保證設(shè)計(jì)、開發(fā)的應(yīng)用與業(yè)務(wù)符合用戶的需求。
- 要考慮實(shí)現(xiàn)代價(jià)。在現(xiàn)今技術(shù)日益更新的大環(huán)境中一定要考慮為了實(shí)現(xiàn)某項(xiàng)業(yè)務(wù)所付出的綜合代價(jià)。
- 運(yùn)營商為核心的原則。在增值業(yè)務(wù)開展的過程中、業(yè)務(wù)提供環(huán)境的建設(shè)過程中以及業(yè)務(wù)運(yùn)營管理環(huán)境的建設(shè)過程中，必須堅(jiān)持以運(yùn)營商為核心的原則，打造以運(yùn)營商為龍頭的健康產(chǎn)業(yè)環(huán)境是保障未來為數(shù)眾多的增值業(yè)務(wù)健康發(fā)展的重要原則之一。
作者簡介：
劉寧寧，博士后。北京郵電大學(xué)兼職教授，中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)委員會副主席，北京通信學(xué)會青年委員會常務(wù)委員，東軟集團(tuán)電信事業(yè)部副總經(jīng)理。長期從事電信支撐系統(tǒng)的建設(shè)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用及管理、網(wǎng)絡(luò)管理等領(lǐng)域研究和工程實(shí)施等方面的工作。
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